Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Редкие и редкоземельные элементы в позднеархейских умереннощелочных интрузивах Карелии, на примере Сяргозерского комплекса

Дмитриева А.В.^*

*ФБГУ КарНЦ РАН ИГ, Петрозаводск, Россия

dmitrievaa-v@yandex.ru

Известно, что с породами щелочных магматических формаций и карбонатитами связаны редкие и редкоземельные элементы (Ta, Nb, Sr, Y, лантаноиды). Огромный спрос эти металлы обусловлен широкой областью их применения. Редкоземельные элементы используются в современных высокотехнологичных устройствах и установках; в производстве монокристаллов для твердотельных лазеров, регулирующих стержней для ядерных реакторов, постоянных магнитов, специальных покрытий для защиты от радиации, в медицине, металлургии, электронике, оптике, автомобилестроении, люминофорах, аудиосистемах, в качестве катализаторов и т.д. На Кольском полуострове преобладающая часть редких земель сконцентрирована в щелочных породах и апатит-нефелиновых рудах Хибинского массива. В Карелии к подобным объектам относится Тикшеозерский массив. Умереннощелочные породы занимают промежуточное место в магматических сериях. С ультраосновными членами этого ряда бывают связаны богатые Pt-месторождения (Кондерский массив в Сибири) и REE.

На территории Центральной Карелии широко развиты массивы повышенной щелочности завершающих этапов формирования позднеархейских зеленокаменных поясов, выделяемые как санукитоиды (~2,74-2,7 млрд. лет). К ним относятся интрузивы: Панозерский, Сяргозерский, Аминдомаоя, Шаравалампи, Эльмусский, Хаутаваарский и др. (Lobach-Zhuchenko et al., 2005). Массивы Сяргозерский, Шаравалампи и Торосозеро объединены в Сяргозерский умереннощелочной комплекс (Слюсарев и др., 2001). Наиболее детально изучен Панозерский плутон (Лобач-Жученко и др., 2007). Интрузивы дифференцированы от пироксенитов до кварцевых монцонитов и сиенитов. Породы характеризуются повышенным содержанием щелочей, P и Ti, Ba, Sr, REE, что позволяет рассматривать их как возможный источник редких и редкоземельных элементов.

Детальное изучение массивов Сяргозерского комплекса показало, что ранние фазы представлены габбро и пироксенитами, поздние – монцодиоритами и сиенитами. Содержание SiO₂ варьирует от 43,5 в пироксенитах, до 63,5 % в сиенитах. Сумма щелочей возрастает от 1,7 до 11,4 % (рис. 1).

С увеличением кремнезема уменьшаются содержания TiO₂, FeO*, MgO, CaO, P₂O₅, незначительно увеличивается Al₂O₃. С габбро-пироксенитами связаны небогатые апатит-магнетитовые и титанит-апатитовые руды, REE и повышенные относительно фона концентрации благородных металлов (Pt – 0,038 г/т, Pd – 0,074, Au – 0,02; установлены минералы Pt и Au - кейтконнит, мончеит, электрум). В рудных зонах содержание TiO₂ достигает 2,17 %, P₂O₅ – 2,16 %. Мощность залежей небольшая (40-100 м), однако присутствие в пироксенитах повышенных концентраций REE, Ba, Sr позволило выделить их Ti-P-TR-специализацию. Содержания этих элементов даны в таблице в сравнении с щелочно-ультрамафит-габбро-карбонатитовыми массивами PR-возраста (Елетьозерский и Тикшеозерский) на территории Карелии.

Породы Сяргозерского комплекса характеризуются повышенными содержаниями REE (особенно легких). В пироксенитах содержание ∑REE достигает 1262 ppm, Ba 105-439, Sr 546-2749, Zr 84-264. В габбро концентрация ∑REE 830 ppm, Ba 1263, Sr 1058, Zr 167. В монцодиоритах содержание ∑REE 452 ppm, Ba до 2144, Sr и Zr в тех же пределах. В сиенитах суммарное количество ∑REE снижается и составляет 332 ppm, Ba 1986, Sr 1385, Zr 143. По спектрам распределения REE выделяются отчетливые тренды уменьшения их содержания с увеличением SiO₂ (рис. 1), что возможно при фракционировании постоянной ассоциации минералов-концентраторов этих элементов, например, сфена, апатита. Содержание REE в породах Сяргозерского комплекса несколько выше, чем в породах Панозерского плутона.

Пироксениты и габбро (1-ой фазы). Раннещелочной метасоматоз, вызванный внедрением монцодиоритов 2-ой фазы сопровождается фенитами - появлением в пироксенитах и габбро Ba-содержащего К-полевого шпата (BaО до 2,75 %) и флогопита, выделяются сфен, ильменит и F-апатит. Сфен нередко зонален, что обусловлено наличием в нем примесей Ce₂O₃ 1,48-2,29 % и Nd₂O₃ 2,2 %. При более  низкотемпературных изменениях, связанных с внедрением жил альбититов, в этих породах образуются минералы группы эпидота, в состав которых также входят лантаноиды. В Ce-эпидоте содержание Ce₂O₃ 7,3-8,6 %, в ортите ∑Ce₂O₃, Nd₂O₃, La₂O₃ 18,68 %. На поздних стадиях изменения появляются карбонаты, среди которых часто встречается паризит, содержащий Ce, La, Nd, Pr. В большом количестве присутствует барит с примесью Sr (SrO 1-10 %).

Монцодиориты и сиениты (2-ой фазы) преимущественно состоят из полевых шпатов (альбит с примесью BaO 0,09-0,81 %, К-полевой шпат - BaO 0,22-1,46 %). Лантаноиды в этих породах входят в состав Ce-эпидота и ортита (∑La₂O₃, Ce₂O₃, Nd₂O₃ 14,4-16,26 %). В обоих типах пород широко развит также более поздний барит с примесью Sr (SrO 1,64 %), в сиенитах на поздних этапах изменения появляется даже целестин (SrO 45,70 %).

В целом породы Сяргозерского комплекса специализированы на P, Ti, Ba, Sr, обогащены REE. Максимальное содержание редких земель характерно для пироксенитов (до 1262 ppm). Минералами-концентраторами REE являются сфен, минералы группы эпидота и поздние F-содержащие карбонаты. Накопление Ba происходит в полевых шпатах более кислых дифференциатов комплекса и щелочных метасоматитах, связанных с ними. В поздних процессах Ba и Sr концентрируются в барите и целестине.

Рис. 1. Содержание щелочей (%), Ba, Sr и Zr (в ppm) в породах Сяргозерского комплекса

Рис. 2.  Распределение REE в породах первой (а) и второй фаз (б) Сяргозерского комплекса в сравнении с Панозерским плутоном (по С.Б. Лобач-Жученко) и вмещающими гранодиоритами. Нормализация по хондриту (Sun & McDonough, 1989). А: 1 – пироксениты, 2 – габбро, 3 – мафитовый комплекс Панозерского плутона; Б: 1 – монцодиориты, 2 – сиениты, 3  -  вмещающие гранодиориты; монцониты (1-3-фаз) и кварцевые монцониты Панозерского плутона.

 Таблица. Содержания редких и редкоземельных элементов в AR умереннощелочных породах Сяргозерского комплекса в сравнении с Панозерским плутоном и PR щелочной формации  

* сумма REE (La, Сe, Nd, Sm, Eu, Tb, Yb, Lu), данные Северной ГЭ; REE, Y, Sr, Ba, Ta, Nb в ppm, P₂O₅, TiO₂ в %.

Литература:

Слюсарев В.Д., Кулешевич Л.В., Павлов Г.М., Лавров М.М., Земцов В.А. Субщелочной магматизм района Сяргозера //Геология и полезные ископаемые Карелии. Петрозаводск. 2001. № 3. С. 66-86.

Лобач-Жученко С.Б., Роллинсон Х., Чекулаев В.П., Гусева Н.С., Арестова Н.А., Коваленко А.В. Геология и петрология архейского высококалиевого и высокомгнезильного Панозерского массива Центрльной Карелии // Петрология. 2007. Т.15. № 5. С. 493-523.

Lobach-Zhuchenko S.B., Rollinson H.R., Chekulaev V.P., Erestova N.A., Kovalenko A.V., Ivanikov V.V. Guseva N.S., Matukov D.I., Jarvis K.E. The Archean sanukitoid series of the Baltic Shield: geological setting, geochemical characteristics and implications for their origin // Lithos. 2005. V. 79. P. 107-128.